CN113366238A - 具有电控材料的悬架 - Google Patents

具有电控材料的悬架 Download PDF

Info

Publication number
CN113366238A
CN113366238A CN202080011166.7A CN202080011166A CN113366238A CN 113366238 A CN113366238 A CN 113366238A CN 202080011166 A CN202080011166 A CN 202080011166A CN 113366238 A CN113366238 A CN 113366238A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electroactive material
bearing member
load bearing
electroactive
vehicle load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202080011166.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113366238B (zh
Inventor
罗德·哈迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Driv Automobile Co
Original Assignee
Driv Automobile Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Driv Automobile Co filed Critical Driv Automobile Co
Publication of CN113366238A publication Critical patent/CN113366238A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113366238B publication Critical patent/CN113366238B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/0152—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the action on a particular type of suspension unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/3615—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers with means for modifying the spring characteristic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/22—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having rubber springs only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/26—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having fluid springs only, e.g. hydropneumatic springs
    • B60G11/27—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having fluid springs only, e.g. hydropneumatic springs wherein the fluid is a gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/016—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/02—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/02—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means
    • B60G17/04—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means fluid spring characteristics
    • B60G17/0408—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means fluid spring characteristics details, e.g. antifreeze for suspension fluid, pumps, retarding means per se
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/06—Characteristics of dampers, e.g. mechanical dampers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G3/00—Resilient suspensions for a single wheel
    • B60G3/02—Resilient suspensions for a single wheel with a single pivoted arm
    • B60G3/04—Resilient suspensions for a single wheel with a single pivoted arm the arm being essentially transverse to the longitudinal axis of the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/02—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable
    • B60N2/0224—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D33/00—Superstructures for load-carrying vehicles
    • B62D33/04—Enclosed load compartments ; Frameworks for movable panels, tarpaulins or side curtains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/40—Constructional features of dampers and/or springs
    • B60G2206/42—Springs
    • B60G2206/424—Plunger or top retainer construction for bellows or rolling lobe type air springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2230/00—Communication or electronic aspects
    • B60N2230/10—Wired data transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

一种车辆承载构件，包括电活性材料、用于向电活性材料输送电流的引线、以及与用于向电活性材料供应电流以改变动态电活性材料的特性的与电源通信的控制器，其中改变电活性材料的动态特性通过改变电活性材料的形状来改变车辆承载构件的阻尼和刚度中的至少一项。

Description

具有电控材料的悬架
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年1月30日提交的第62/798,616号美国临时申请；于2019年1月30日提交的第62/798,632号美国临时申请；以及于2019年2月12日提交的第62/804,431号美国临时申请的优先权和权益。上述申请的公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种车辆悬架系统，更具体地，涉及一种动态调节的悬架系统。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并不构成现有技术。
在典型的车辆中，减震器与弹簧结合使用以减少道路颠簸的影响，从而提供改进的乘坐质量和车辆操控性。减震器与悬架弹簧结合使用，以便减震器抑制弹簧振动。常见的减震器使用液压流体和/或气动室以及阀件来吸收弹簧的多余能量。
类似地，许多驾驶员和乘客对他们的车辆乘坐体验有偏好。更运动的乘坐通常包括更硬的悬架和乘坐感，而豪华的乘坐通常包括更柔软的悬架和乘坐感。目前，可以调整车辆悬架以提供具有运动感或豪华感的车辆悬架，这通常由驾驶员使用界面/按钮/旋钮来控制。
此外，货物经常通过卡车、火车、飞机和轮船运输。所采用的货运单元可以从一种类型的运输车辆移动到另一种类型的运输车辆。此外，货物单元有时整体成型在卡车或火车车厢的底板上或由卡车牵引的拖车上。大量产品在货物单元中运输，这些货物至少在一定程度上受到减震器的类似保护，使其免受道路颠簸的影响。然而，这些减震器和用于车辆悬架的其他减震器具有有限和离散的可调节性，不能适应各种路况或不断变化的路况。
本公开解决了与减震器的可调节性相关的这些问题，以及与机动车辆中的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)相关的其他问题。
发明内容
本节提供了本公开的一般概述，并不是对其全部范围或所有特征的全面公开。
根据本公开的一种形式，车辆承载构件包括电活性材料、用于将电流传送到电活性材料的引线、以及与用于向电活性材料供应电流以改变电活性材料的动态特性的与电源通信的控制器，其中改变电活性材料的动态特性通过改变车辆承载构件的阻尼和刚度中的至少一项来改变电活性材料的形状。
根据一种变型，车辆承载构件包括悬架臂和由悬架臂支撑的车轮，并且电活性材料被配置为控制悬架臂。在进一步的变型中，悬架臂包括弹性材料。在又一变型中，电活性材料嵌入在弹性材料中。在又一变型中，控制器从检测弹性材料的运动的传感器接收信号，并向电活性材料提供电流，以改变电活性材料的形状。在又一变型中，控制器接收改变弹性材料的动态特性的直接或间接请求，并响应于该直接或间接请求向电活性材料提供电流。
根据另一变型，车辆承载构件包括车辆座椅，其中电活性材料靠近车辆座椅的框架设置。在另一个这样的变型中，车辆座椅的框架包括弹性材料，并且电活性材料邻近弹性材料布置。在另外的这种变型中，电活性材料嵌入在弹性材料中。在进一步这样的变型中，控制器接收改变弹性材料的动态特性的直接或间接请求，并响应于该直接或间接请求向电活性材料提供电流。在更进一步的这样的变型中，控制器从检测弹性材料的运动的传感器接收信号，并向电活性材料提供电流，以改变电活性材料的形状。
在进一步的变型中，车辆承载构件包括货物单元，并且电活性材料靠近货物单元。在其他进一步的变型中，货物单元包括货物底板，并且货物底板包括弹性材料，并且电活性材料邻近弹性材料布置。在其他进一步的此类变型中，控制器从检测弹性材料的运动的传感器接收信号，并向电活性材料提供电流，以改变电活性材料的尺寸或形状。在进一步这样的变型中，控制器接收改变弹性材料的动态特性的直接或间接请求，并响应于该直接或间接请求向电活性材料提供电流。
进一步的适用领域将从本文提供的描述中变得明显。本概述中的描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
为了更好地理解本公开，现在将通过示例的方式描述其各种形式，并参考附图，在附图中：
图1是车辆悬架系统的立体图；
图2是具有处于未激活状态的电活性聚合物的弹性弹簧/阻尼器机构的示意图；
图3是处于未激活状态的弹性电活性聚合物的局部放大剖视图；
图4是具有带电活性聚合物的膜式空气弹簧(a rolling lobe air spring)/阻尼器机构的车辆悬架系统的立体图；
图5是具有电活性聚合物的膜式空气弹簧/阻尼器机构的示意图；
图6是具有电活性聚合物的膜式空气弹簧的局部剖视图；
图7是具有电活性聚合物的转向执行器的立体图；
图8是具有可调节弹簧/阻尼系统的车辆座椅的立体图；
图9是具有货运单元的货运卡车的立体图；
图10是包括提供更软的阻尼的处于伸展状态的电活性聚合物的弹性弹簧/阻尼器的示意图；
图11是包括提供更刚性的阻尼的处于收缩状态的电活性聚合物的弹性弹簧/阻尼器的示意图；以及
图12是设置在弹性阻尼器中的电活性聚合物条带的示意性截面图。
在此描述的附图仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在所有附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。
参考图1，示出了车辆悬架系统10，包括适于枢转地安装到车身或框架14的悬架臂12。转向节15和车轮16由悬架臂12支撑。转向节15通过上枢轴15a和下枢轴15b可枢转地安装到悬架臂12和上悬架臂17。弹簧/阻尼器机构18可以直接或间接连接到悬架臂12和车身或框架14，仅示出了它们的一部分。
参考图2，弹簧/阻尼器机构18包括嵌入弹性体30内的电活性材料如电活性聚合物20，以控制悬架臂12的运动。通常，控制器22向电活性聚合物20供应电场/电流，以改变弹簧/阻尼器机构18内的电活性聚合物20的动态特性，如下文更详细描述的。此外，弹簧/阻尼器机构18可以采用如本文所示和描述的各种形式，每种形式都包括设置在其中的电活性聚合物20。弹簧/阻尼器机构18在本文中也可以相对于在下面更详细地描述的其他应用被称为“弹性弹簧/阻尼器”。
控制器22与用于向电活性聚合物20供应电流以改变电活性聚合物20的动态特性的电源(未示出)通信。改变电活性聚合物20的动态特性通过改变电活性聚合物20的形状来改变车辆承载构件(例如弹簧/阻尼器机构18)的阻尼和刚度中的至少一个。
弹性体30连接在悬架臂12(图2中未示出)和车身或框架14(图2中未示出)之间。示例性弹性体30被示出为包括用于连接到悬架臂12的第一端部配件32和用于连接到车身或框架14的第二端部配件34。弹性体30还包括在受到电场刺激时大小或形状改变的电活性聚合物20。电活性聚合物20可以是嵌入或以其他方式设置在弹性体30之内或之上(直接或间接)的条带或膜的形式。例如，嵌入弹性体30内的电活性聚合物条带的收缩可以限制弹性体30对外部负载的弹性响应。因此，“电活性聚合物20”在本文中也被称为电活性聚合物条带或膜20。
弹性体30可以包括橡胶材料、硅树脂或其他已知的弹性材料(包括用于形成复合材料的结构增强件)及其组合。弹性体30还可以包括为弹性体30提供所需的柔性和/或刚度的中空区域、孔、外部肋条或其他几何特征(未示出)。此外，弹性体30可以包括插入物(未示出)，以加固或加强弹性体30。
如本领域所理解的，电活性聚合物在施加的电压或电场下模拟人造肌肉样行为。特别是，这些材料可以响应电压或电流可逆地膨胀或收缩。此外，与传统的刚性执行器相比，这些材料具有较大的功率重量比。目前已知的电活性聚合物包括压电聚合物、介电弹性体致动器(DEA)、电致伸缩接枝弹性体、液晶弹性体(LCE)和铁电体聚合物。然而，应当理解，本公开的教导不限于这些特定材料，而是包括根据本文的教导起作用的所有电活性聚合物。
如图3的局部剖视图所示，条带形式的电活性聚合物20包括设置有施加到其表面的一对导电电极40、42的电活性聚合物细长条带36。当没有经由电极40、42施加电场时，电活性聚合物材料中的阳离子是随机定向的。当向电极40、42施加电场时，阳离子聚集到与阳极(-)电极40接触的电活性聚合物细长条带36的一侧，这导致电活性聚合物细长条带36根据电极和电活性聚合物20的形状和取向而弯曲或扭曲。特别地，如果电极40、42以非对称配置布置，或者在相对于彼此不对称的位置中布置(例如，一个电极40直向直下，而另一个电极42相对于另一个电极成角度)，施加的电压会引起各种变形，如扭转、弯曲、压缩/收缩、拉伸/延伸，不论关于弹性体30的各个部分对称还是非对称，等等。这些类型的电活性聚合物材料表现出作为施加的电输入的函数的变形。作为非限制性示例，这些类型的电活性聚合物材料在12V下可以表现出高达0.5英寸的偏转。作为进一步的非限制性示例，这些类型的电活性聚合物材料可以在14V下表现出高达1英寸的偏转。
尽管图2的剖视图中示出的电活性聚合物条带或膜20的数量是三(3)个，但是应当理解，可以利用任何数量的条带或膜20来提供期望范围的阻尼特性，同时保持在本公开的范围内。
电活性聚合物条带或膜20由电触点44、46(本文也称为“引线”)选择性地供应电场。电触点44、46可分别连接到电活性聚合物条带或膜20的相对侧上的电极40、42。当电压施加到电活性聚合物条带或膜20上时，电活性聚合物条带或膜20的尺寸变化被用来在当它们的尺寸减小和/或形状改变时限制弹性体的柔性，并且当电活性聚合物条带或膜20被扩大/松弛时允许更大的柔性。
因此，通过向电活性聚合物条带或膜20施加或去除电场，可以改变弹性体30的特性。通过经由控制器22向电活性聚合物条带或膜20施加变化的电场或可变的电流或电压，悬架系统的刚度可以根据所需的悬架刚度进行调节。此外，悬架系统10可以在车辆运行期间由控制器22动态控制，以响应在车轮撞击道路上的颠簸时(即控制悬架系统10的间接请求)或响应于用户请求(即控制悬架系统10的直接请求)时对悬架系统10的动态输入。特别地，当悬架臂12响应道路输入时，悬架臂12的运动可由位置传感器50检测，并且电活性聚合物条带36可由控制器22控制，以加强弹性体30从而改变弹性体30的弹簧和阻尼作用以便抵抗和减慢悬架臂12的运动。
控制器22可用于激活所有或选定数量的电活性聚合物条带或膜20，以在柔性特性范围内改变弹性体30的柔性特性。由于所有的电活性聚合物条带或膜20都通过施加电压被激活和变形，所以弹性体30的弹性响应可以被更多地降低。随着选定数量的电活性聚合物条带或膜20的较小子集通过施加电压被激活和变形，可以增加弹性体30的弹性响应。
控制器22可以连接到四个车辆角部悬架系统的弹性体30中的每一个，并将电压施加到不同数量的电活性聚合物条带20或膜36，以提供期望水平的弹性特性。
现在参考图4和5，本公开的替代形式包括膜式空气弹簧130。膜式空气弹簧130包括结合在橡胶或橡胶类材料的圆柱形保护罩62中的电活性聚合物条带20。膜式空气弹簧130充满空气，并且圆柱形保护罩62限定出沿着活塞64的滚动凸耳(a rolling lobe)。圆柱形保护罩62的第一端被夹到活塞64上，第二端连接到上连接部分66，如本领域公知的。圆柱形保护罩62包括结合在橡胶或橡胶类材料层之间的电活性聚合物条带20。
如图6所示，电活性聚合物条带20包括设置有施加到其表面的一对金属电极70、72的电活性聚合物细长条带68。当没有经由电极70、72施加电场时，电活性聚合物条带20中的阳离子随机取向。当向电极70、72施加电场时，阳离子聚集到电活性聚合物条带20与阳极(-)电极70接触的一侧，这导致电活性聚合物条带20根据电极和电活性聚合物68的形状和取向而弯曲或扭曲。特别是，如果电极70、72以非对称配置排列，则施加的电压会引起各种变形，如扭转、弯曲、压缩/收缩、拉伸/延伸，无论关于弹性体30的各个部分是对称还是非对称，等等。这些类型的电活性聚合物材料68表现出作为所施加的电输入的函数的变形，类似于如上所述。
尽管图5的剖视图中示出了电活性聚合物条带或膜20的数量是二(2)个，但应当理解，可以利用任意数量的条带或膜20来提供所需范围的阻尼特性，同时保持在本公开的范围内。
电活性聚合物条带或膜20由连接到控制器22的电触点74、76选择性地供应电场。控制器22可以分别连接到电活性聚合物条带或膜20的相对侧上的电极70、72。当电压施加到电活性聚合物条带或膜20上时，电活性聚合物条带或膜20的尺寸变化被用来在其尺寸减小和/或形状变化时限制圆柱形保护罩62的柔性，并且当电活性聚合物条带或膜20扩大/松弛时允许更大的柔性。
因此，通过向电活性聚合物条带或膜20施加或去除电场，可以改变圆柱形保护罩62的特性。通过经由控制器22向电活性聚合物条带或膜20施加变化的电场，悬架系统的刚度可以根据所需的悬架刚度进行调节。此外，悬架系统10可以在车辆运行期间由控制器22动态控制，以在车轮撞击道路颠簸时响应悬架系统10的动态输入。特别地，当悬架臂12响应道路输入时，悬架臂12的运动可以由传感器50检测，并且电活性聚合物条带20可以由控制器22控制，以加强圆柱形保护罩62从而改变圆柱形保护罩62的弹簧和阻尼作用。
控制器22可用于激活所有或选定数量的电活性聚合物条带或膜20，以在柔性特性范围内改变圆柱形保护罩62的柔性特性。由于所有的电活性聚合物条带或膜20都通过施加电压被激活和变形，圆柱形保护罩62的弹性响应可以被最大程度地降低。随着选定数量的电活性聚合物条带或膜20的较小子集通过施加电压被激活和变形，圆柱形保护罩62的弹性响应可以增加。
控制器22可以连接到每个圆柱形保护罩62，并将电压施加到不同数量的电活性聚合物条带或膜20，以提供期望水平的弹性特性。
返回参考图1和图7，转向执行器100被示出为附接到转向节15，以用于使转向节15和安装到转向节15的车轮16转向。车辆悬架系统10可以是任何已知的形式。转向执行器100包括连接至转向节15的臂102的第一端部配件100a和连接至车身或框架14的第二端部配件100b。转向执行器100包括电活性聚合物(未示出)，以控制转向节15的运动。控制器22向电活性聚合物供应电场，以改变转向节15的位置。
电活性聚合物可包括设置有施加到其相对表面的一对金属电极114、116的电活性聚合物条带112。当没有经由电极114、116施加电场时，电活性聚合物材料中的阳离子是随机取向的。当向电极114、116施加电场时，阳离子聚集到聚合物与阳极(-)电极114接触的一侧，这导致聚合物根据电极和电极的形状和取向以及电场的强度而弯曲或扭曲。特别地，如果电镀电极114、116以非对称配置布置，则施加的电压会引起各种变形，如扭转、弯曲、压缩/收缩、拉伸/延伸，无论关于弹性体30的各个部分是对称还是非对称，等等。如上所述，这些类型的电活性聚合物材料表现出作为施加的电输入的函数的变形。
电活性聚合物条带112由电触点118、119选择性地供应电场。电触点118、119可以分别连接到电活性聚合物条带112的相对侧上的电极114、116。当电压施加到电活性聚合物条带112上时，电活性聚合物条带112的尺寸变化被用来转动转向节15。
因此，通过经由控制器22向电活性聚合物条带112施加变化的电场，转向节15可以被电子地转向。控制器22可以是自动驾驶车辆的自主车辆控制系统的一部分。或者，控制器22可以响应来自驾驶员或操作员的输入。
现在参考图8，本公开的教导也可以应用于车辆座椅80。车辆座椅80包括框架82和设置在框架上的坐垫84。框架82由多个弹性弹簧/阻尼器86支撑。这些弹性弹簧/阻尼器86包括电控材料，以改变弹性阻尼器的弹性特性。四个弹性弹簧/阻尼器86被示出为支撑图1中的座椅框架82。然而，应该理解的是，任何数量或构造的弹性弹簧/阻尼器86都可以用于支撑框架82。
还参考图9，本公开的教导可以进一步应用于具有设置在拖车124上的货物单元122的卡车120。货物单元122可以与拖车124一体成型，形成为装载在拖车上的单独的货物单元或形成在卡车120的底板上。货物单元122包括货物装载在其上的货物底板126。货物单元122由多个弹性弹簧/阻尼器128支撑。该多个弹性弹簧/阻尼器128包括电控材料，以根据本文的教导改变弹性弹簧/阻尼器的弹性特性。尽管在货物单元122中示出了四(4)个弹性弹簧/阻尼器128，但应当理解，可以在支撑货物单元底板126的间隔位置使用任何数量的弹性弹簧/阻尼器128，同时保持在本公开的范围内。
参考图10和11，示出了包括电活性聚合物的示例性弹性弹簧/阻尼器86。当受到电场刺激时，电活性聚合物表现出尺寸或形状的变化。电活性聚合物可以是嵌入或以其他方式设置在弹性材料94内的条带或膜92的形式。电活性聚合物条带92的端部可以连接到可以对弹性材料98施加压缩力的上下板96(如通过粘合剂、夹紧或其他已知的附接技术)。此外，嵌入弹性材料内的电活性聚合物条带92的收缩可以限制弹性材料的弹性响应而不物理连接到上下板96。
类似地，控制器22可以直接或间接地改变座椅悬架系统或货物单元的刚度特性。作为非限制性示例，通过经由控制器22向电活性聚合物条带36施加变化的电场，悬架系统的刚度可以根据在货物单元122中运输的特定货物的易碎性质进行调节。
弹性材料94可以包括橡胶材料、硅树脂或其他已知的弹性材料及其组合。弹性阻尼器86(或弹性阻尼器128)可包括为弹性材料98提供所需的柔性的中空区域、孔、外部肋条或其他几何特征。
如本领域所理解的，电活性聚合物在施加的电压或电场下模拟人造肌肉样行为。特别是，这些材料可以响应电压或电流可逆地膨胀或收缩。此外，与传统的刚性执行器相比，这些材料具有较大的功率重量比。目前已知的电活性聚合物包括压电聚合物、介电弹性体致动器(DEA)、电致伸缩接枝弹性体、液晶弹性体(LCE)和铁电体聚合物。
如图12所示，电活性聚合物的细长条带224A设置有施加到其相对表面的金属电极231、232。当没有经由电极231、232施加电场时，电活性聚合物材料中的阳离子是随机取向的。当向电极231、232施加电场时，阳离子聚集到聚合物与阳极(-)电极231接触的一侧，这导致聚合物根据电极和电活性聚合物的形状和取向而弯曲或扭曲。特别地，如果电镀电极231、232以非对称配置布置，则施加的电压会引起各种变形，如扭转、弯曲、压缩/收缩、拉伸/延伸，无论关于弹性体30的各部分是对称还是非对称，等等。如上所述，这些类型的电活性聚合物材料表现出作为施加的电输入的函数的变形。
图10示出了处于伸展状态的电活性聚合物条带或膜94，其中上下板96不在弹性材料98上施加压缩力而不限制弹性材料的弹性响应。
图11示出了处于收缩状态的电活性聚合物条带或膜94，使得上下板可以在弹性材料98上施加压缩力，并且嵌入在弹性材料98中的收缩的电活性聚合物条带或膜还可以进一步限制弹性材料98的弹性响应。
尽管图10和11的剖视图中所示的电活性聚合物条带或膜94的数量是两(2)个，但应当理解，可以利用任何数量的条带或膜94来提供所需的阻尼特性范围，同时保持在本公开的范围内。
回到图12，电活性聚合物条带或膜224由电触点234、236选择性地供应电场。电触点234、236可以分别连接到电活性聚合物条带或膜224的相对侧上的电极231、232。当电压施加到电活性聚合物条带或膜224时，电活性聚合物条带或膜224的尺寸变化用来在当弹性材料226的尺寸减小和/或形状改变时限制弹性材料226的柔性，并且当电活性聚合物条带或膜224被扩大时允许更大的柔性。
因此，通过向电活性聚合物条带或膜224施加或去除电场，可以改变弹性阻尼器(如弹性阻尼器86或弹性阻尼器128)的特性。通过经由控制器22向电活性聚合物条带或膜224施加变化的电场，座椅悬架系统的刚度可以根据各个乘客偏好的乘坐感觉进行调节。
控制器22可用于激活所有或选定数量的电活性聚合物条带或膜224，以在柔性特性范围内改变弹性材料226的柔性特性。由于所有电活性聚合物条带或膜224通过施加电压被激活和变形，弹性材料226的弹性响应可以被最大程度地降低。随着选定数量的电活性聚合物条带或膜224的较小子集通过施加电压被激活和变形，弹性材料226的弹性响应可以增加。
控制器22可以连接到每个弹性阻尼器，并且将电压施加到不同数量的电活性聚合物条带或膜224，以提供期望水平的弹性特性。
尽管如本文所述的电活性材料是聚合物，但应理解，也可使用对施加的电压或近似电场如磁场起反应的其他类型的材料，同时保持在本公开的范围。例如，根据本公开的教导也可以采用形状记忆合金(SMA)。
本公开的描述在本质上仅仅是示例性的，因此，不脱离本公开的实质的变化旨在在本公开的范围内。这种变化不应被视为脱离本公开的精神和范围。此外，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文描述的系统、装置和方法的形式进行各种省略、替换、组合和变化，即使所述省略、替换、组合和变化不是在本公开的附图中明确描述或图示。
除非本文另有明确说明，所有表示机械/热性能、组成百分比、尺寸和/或公差或其他特性的数值都应理解为在描述范围时由词“约”或“大约”修改本公开的内容。出于各种原因，包括工业实践；材料、制造和装配公差；以及测试能力，需要进行这种修改。
如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应被解释为表示逻辑(A或B或C)，使用非排他性逻辑或，并且不应被解释为表示“A中的至少一个，B中的至少一个，C中的至少一个。”
在图中，如箭头所指示的箭头的方向通常展示了图示所关注的信息(如数据或指令)的流动。例如，当元素A和元素B交换各种信息，但从元素A传输到元素B的信息与图示相关时，箭头可能从元素A指向元素B。这个单向箭头并不意味着没有其他信息从元素B传输到元素A。此外，对于从元素A发送到元素B的信息，元素B可以向元素A发送对该信息的请求或接收确认。
在本申请中，术语“模块”和/或“控制器”可以指代、属于或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或组)；提供所描述功能的其他合适的硬件组件；或以上部分或全部的组合，例如在片上系统中。
术语存储器是术语计算机可读介质的子集。此处使用的术语计算机可读介质不包括通过介质(如在载波上)传播的瞬时电或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性、有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读电路)、易失性存储器电路(如作为静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(如CD、DVD或蓝光光盘)。
模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一个示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块完成某些功能。
本申请中描述的装置和方法可以部分或完全由专用计算机实现，该专用计算机通过配置通用计算机以执行包含在计算机程序中的一个或多个特定功能而创建。上面描述的功能块、流程图组件和其他元素作为软件规范，可以通过熟练的技术人员或程序员的日常工作将其翻译成计算机程序。

Claims (15)

1.一种车辆承载构件，包括：
电活性材料；
用于向所述电活性材料输送电流的引线；以及
与用于向所述电活性材料供应电流以改变所述电活性材料的动态特性的与电源通信的控制器，其中改变所述电活性材料的动态特性通过改变所述电活性材料的形状来改变所述车辆承载构件的阻尼和刚度中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的车辆承载构件，还包括悬架臂和由所述悬架臂支撑的车轮，其中所述电活性材料被配置为控制所述悬架臂。
3.根据权利要求2所述的车辆承载构件，其中所述悬架臂包括弹性材料。
4.根据权利要求3所述的车辆承载构件，其中所述电活性材料嵌入在所述弹性材料中。
5.根据权利要求3所述的车辆承载构件，其中所述控制器从检测所述弹性材料的运动的传感器接收信号，并向所述电活性材料提供电流，以改变所述电活性材料的形状。
6.根据权利要求3所述的车辆承载构件，其中所述控制器接收改变所述弹性材料的动态特性的直接或间接请求，并响应于所述直接或间接请求向所述电活性材料提供电流。
7.根据权利要求1所述的车辆承载构件，还包括车辆座椅，其中所述电活性材料靠近所述车辆座椅的框架布置。
8.根据权利要求7所述的车辆承载构件，其中所述车辆座椅的所述框架包括弹性材料，并且所述电活性材料邻近所述弹性材料布置。
9.根据权利要求8所述的车辆承载构件，其中所述电活性材料嵌入在所述弹性材料中。
10.根据权利要求8所述的车辆承载构件，其中所述控制器接收改变所述弹性材料的动态特性的直接或间接请求，并响应于所述直接或间接请求向所述电活性材料提供电流。
11.根据权利要求8所述的车辆承载构件，其中所述控制器从检测所述弹性材料的运动的传感器接收信号，并向所述电活性材料提供电流，以改变所述电活性材料的形状。
12.根据权利要求1所述的车辆承载构件，还包括货物单元，其中所述电活性材料靠近所述货物单元。
13.根据权利要求12所述的车辆承载构件，其中所述货物单元包括货物底板，所述货物底板包括弹性材料，并且所述电活性材料邻近所述弹性材料布置。
14.根据权利要求13所述的车辆承载构件，其中所述控制器接收来自检测所述弹性材料的运动的传感器的信号，并向所述电活性材料提供电流，以改变所述电活性材料的尺寸或形状。
15.根据权利要求13所述的车辆承载构件，其中所述控制器接收改变所述弹性材料的动态特性的直接或间接请求，并响应于所述直接或间接请求向所述电活性材料提供电流。
CN202080011166.7A 2019-01-30 2020-01-30 具有电控材料的悬架 Active CN113366238B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962798616P 2019-01-30 2019-01-30
US201962798632P 2019-01-30 2019-01-30
US62/798,616 2019-01-30
US62/798,632 2019-01-30
US201962804431P 2019-02-12 2019-02-12
US62/804,431 2019-02-12
PCT/US2020/015859 WO2020160255A1 (en) 2019-01-30 2020-01-30 Suspension having electrically-controllable material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113366238A true CN113366238A (zh) 2021-09-07
CN113366238B CN113366238B (zh) 2023-11-21

Family

ID=69740686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080011166.7A Active CN113366238B (zh) 2019-01-30 2020-01-30 具有电控材料的悬架

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11364762B2 (zh)
EP (1) EP3918222A1 (zh)
CN (1) CN113366238B (zh)
WO (1) WO2020160255A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018076078A1 (en) * 2016-10-24 2018-05-03 Smiljanic Mario Ultrasonic grip system
DE102018213513B4 (de) * 2018-08-10 2024-03-21 Zf Friedrichshafen Ag Fahrwerkbauteil, Verfahren zur Herstellung eines Fahrwerkbauteils sowie Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug
US11565763B1 (en) 2022-01-10 2023-01-31 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America. Inc. Bicycle saddle with spring-based vibration isolation
US11485437B2 (en) 2020-11-19 2022-11-01 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Bicycle saddle with vibration isolators
US11724556B2 (en) * 2021-03-15 2023-08-15 Shock Therapy Suspension, Inc. Modified control of variable shock absorbers
US11628898B1 (en) 2022-01-10 2023-04-18 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Vibration isolation for bicycle saddle using super elastic material members
US11603153B1 (en) * 2022-01-10 2023-03-14 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Bicycle saddle with super elastic material member activated vibration isolation
US11718134B1 (en) * 2022-04-22 2023-08-08 Kawasaki Motors, Ltd. Vehicle

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5609353A (en) * 1996-01-11 1997-03-11 Ford Motor Company Method and apparatus for varying the stiffness of a suspension bushing
US6886669B1 (en) * 1999-10-15 2005-05-03 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Method and device for actively suspending a wheel from a vehicle
US20080007022A1 (en) * 2004-05-21 2008-01-10 Jones Mark D C Suspension Apparatus
DE102009054458A1 (de) * 2009-12-10 2011-06-16 Zf Friedrichshafen Ag Anordnungsstruktur in Sandwichbauweise und deren Anwendung
DE102015011709A1 (de) * 2015-09-08 2016-03-31 Daimler Ag Lagerungseinrichtung für einen Kraftwagen
US20170254383A1 (en) * 2016-03-07 2017-09-07 Honda Motor Co., Ltd. Control device of variable stiffness mechanism
WO2018065505A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Jaguar Land Rover Limited Vehicle seat assembly
CN108488291A (zh) * 2018-04-02 2018-09-04 上海交通大学 介电弹性体主动隔振空气弹簧

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5252987Y2 (zh) 1973-04-17 1977-12-01
JPS622861A (ja) 1985-06-26 1987-01-08 Meidensha Electric Mfg Co Ltd サイクロコンバ−タ
US5068018A (en) * 1990-01-10 1991-11-26 Lord Corporation Electrophoretic fluid composite structure
EP0552568B1 (en) * 1991-12-27 1997-07-16 Bridgestone Corporation A process and an apparatus for controlling vibration damping force in a vibration damping device
JP3622861B2 (ja) 1994-07-15 2005-02-23 東洋紡績株式会社 車両用座席と製法
US6193303B1 (en) * 1998-04-03 2001-02-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control device for controlling rigidity and deformation of car body
US6491291B1 (en) * 2000-05-08 2002-12-10 Meritor Light Vehicle Systems, Inc. Suspension characteristic control using shape memory alloy materials
US6688618B2 (en) * 2001-08-17 2004-02-10 Ford Global Technologies, Llc Road noise reduction apparatus and method using selective placement of vibration dampers
US7059664B2 (en) * 2003-12-04 2006-06-13 General Motors Corporation Airflow control devices based on active materials
US7252313B2 (en) * 2004-03-12 2007-08-07 Gm Global Technology Operations, Inc. On demand morphable automotive body moldings and surfaces
US7392876B2 (en) * 2004-06-09 2008-07-01 General Motors Corporation Hood assembly utilizing active materials based mechanisms
US7284786B2 (en) * 2005-02-19 2007-10-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Panels having active material based fold lines
JP4711765B2 (ja) 2005-07-14 2011-06-29 イーメックス株式会社 直動駆動型高分子アクチュエータ装置
MX2008016101A (es) * 2006-06-16 2009-05-05 Rassini Sa De Cv Suspension de doble lamina para instalacion impulsora de vehiculo.
WO2008070064A2 (en) 2006-12-05 2008-06-12 Basf Aktiengesellschaft A composite article and method of making the same
EP2114705A4 (en) * 2007-02-07 2011-03-30 Rassini Sa De Cv SEPARATE PRIMARY SPRING AND SECONDARY SHEET HITCH FOR ONE VEHICLE
JP5252987B2 (ja) 2008-05-08 2013-07-31 難波プレス工業株式会社 座席クッション体及びその製造方法
US20110031668A1 (en) * 2009-08-10 2011-02-10 Raytheon Company Vibration Isolation System
DE102010020032A1 (de) 2010-05-11 2011-11-17 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Schwingungstilger
US8313108B2 (en) * 2010-07-22 2012-11-20 GM Global Technology Operations LLC Stiffness control using smart actuators
DE102011077336A1 (de) 2011-06-10 2012-12-13 Zf Friedrichshafen Ag Radaufhängungselement, umfassend zumindest eine Tragstruktur und einen Lenker
DE102012011865A1 (de) * 2012-06-14 2013-12-19 Daimler Ag Radaufhängung
US8857801B2 (en) * 2012-07-18 2014-10-14 Mssc Us Composite coil spring
JP6026207B2 (ja) * 2012-09-28 2016-11-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 サスペンション制御装置
US9657799B2 (en) 2013-03-15 2017-05-23 Polyone Corporation Suspension sub-assembly
CN104627031B (zh) 2013-11-06 2017-06-16 郑镜峰 气袋式汽车座椅
US10086728B2 (en) 2013-11-19 2018-10-02 Adient Luxembourg Holding S.a.r.l. Adjustable seat
US9527421B2 (en) 2014-01-10 2016-12-27 Ford Global Technologies, Llc Electro-active polymer actuators for vehicle seating applications
DE102015214569B4 (de) 2015-07-31 2019-10-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Vorrichtung zur pneumatischen Verstellung eines Sitzes in einem Verkehrsmittel
US9845029B1 (en) 2016-06-06 2017-12-19 Ford Global Technologies, Llc Passive conformal seat with hybrid air/liquid cells
RU2736009C2 (ru) * 2016-06-07 2020-11-11 Конинклейке Филипс Н.В. Электроактивный полимерный привод
GB2560735B (en) 2017-03-22 2022-01-05 Simpact Eng Ltd Vehicle suspension arm
JP1711765S (ja) 2021-09-21 2022-04-05 定規

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5609353A (en) * 1996-01-11 1997-03-11 Ford Motor Company Method and apparatus for varying the stiffness of a suspension bushing
US6886669B1 (en) * 1999-10-15 2005-05-03 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Method and device for actively suspending a wheel from a vehicle
US20080007022A1 (en) * 2004-05-21 2008-01-10 Jones Mark D C Suspension Apparatus
DE102009054458A1 (de) * 2009-12-10 2011-06-16 Zf Friedrichshafen Ag Anordnungsstruktur in Sandwichbauweise und deren Anwendung
DE102015011709A1 (de) * 2015-09-08 2016-03-31 Daimler Ag Lagerungseinrichtung für einen Kraftwagen
US20170254383A1 (en) * 2016-03-07 2017-09-07 Honda Motor Co., Ltd. Control device of variable stiffness mechanism
WO2018065505A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Jaguar Land Rover Limited Vehicle seat assembly
CN108488291A (zh) * 2018-04-02 2018-09-04 上海交通大学 介电弹性体主动隔振空气弹簧

Also Published As

Publication number Publication date
US20200238781A1 (en) 2020-07-30
US11364762B2 (en) 2022-06-21
EP3918222A1 (en) 2021-12-08
CN113366238B (zh) 2023-11-21
WO2020160255A1 (en) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113366238B (zh) 具有电控材料的悬架
EP3048017B1 (en) Damping force generation device for vehicle
US11001113B2 (en) Dual-rate leaf spring suspension for a vehicle
KR100947387B1 (ko) 현가장치용 에너지 회생장치
US8814191B2 (en) Leaf spring having a rigidly connected elastic connecting body for a motor vehicle
US10315477B2 (en) Vehicular suspension
CN106042815B (zh) 用于控制空气悬架系统的装置和方法
US20200198432A1 (en) Suspension system with adjustable ride height
Riduan et al. Review on active suspension system
US20190309814A1 (en) Leaf spring device for a vehicle and method for producing such a leaf spring device
JP2009227200A (ja) 車両用サスペンションのダンパマウント及びダンパマウント制御装置
CN108202570B (zh) 用于车辆的车轮的车轮悬挂装置
CN207808959U (zh) 一种安装机构
KR102440577B1 (ko) 현가장치용 스프링 유닛
CN113396071B (zh) 单体式悬架模块
JP3551630B2 (ja) 車両用リヤサスペンション
US11084349B2 (en) Leaf spring and actuator control systems and methods
US6886669B1 (en) Method and device for actively suspending a wheel from a vehicle
US20230391156A1 (en) Spring device
US7311315B2 (en) Apparatus for controlling stiffness of anti-roll bar for vehicle
JPH04300430A (ja) ブッシュ
JP4403314B2 (ja) 圧電アクチュエータ及びこれを備えた車両用衝撃緩衝装置
KR102249587B1 (ko) 현가 장치용 링크 구조체
KR20200008405A (ko) 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션
US11548336B1 (en) Suspension system having rebound control for a vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant